LAS ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS SON SINUSOIDALES
Cuando el espacio es perturbado por una carga eléctrica oscilante, se
origina una onda electromagnética. La onda electromagnética esta
formada por un campo eléctrico y un campo
magnético que son perpendiculares entre sí, y a su vez, ambos son
perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.
En las ondas mecanicas, las partículas del medio vibran a
medida que se propaga la onda. En las ondas
electromagnéticas, son los vectores campo eléctrico E y campo
magnético B los que oscilan a medida que se propaga la onda.
Dicha variación ocurre con la misma frecuencia con que oscila la carga
que genera la onda. La forma con que se produce la variación de cada una
de estos campos es sinusoidal.
El campo eléctrico originado por la carga acelerada depende de la
distancia a la carga, la aceleración de la carga y del seno del
angulo que forma la dirección de aceleración de la carga y
a la dirección al punto en que medimos el campo.
En la teoría ondulatoria, desarrollada por Huygens, una onda
electromagnética, consiste en un campo
eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo
magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos
variablesgeneran campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos
magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday).
De esta forma, la onda se auto propaga indefinidamente a través del
espacio, con campos magnéticos y eléctricos generandose continuamente.
Estas ondas electromagnéticas son sinusoidales (Curva que representa
graficamente la función trigonométrica seno), con los
campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y
respecto a la dirección de propagación.
La radiación electromagnética es una combinación de campos
eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a
través del
espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros
tipos de onda, como
el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación
electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia
indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía
de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El
estudio teórico de la radiación electromagnética se
denomina electrodinamica y es un subcampo del electromagnetismo.
El tipo de fricción que actúa cuando un cuerpo se desliza sobre
una superficie es la fuerza de fricción dinamica o cinética . La magnitud de esta fuerza suele aumentar
con la normal; es por ello que se necesita mas fuerza para deslizar una
caja llena de libros que la misma caja vacía. En
muchos casos, la magnitud de de la fuerza de fricción cinética es
experimental es aproximadamente proporcional a la magnitud n de la fuerza
normal. En estos casos se la fuerzas de fricción dinamica
se expresa como donde es una constante llamada coeficiente de
fricción cinética. Cuanto mas resbalosa o lisa sea una superficie, menor es el coeficiente. Al ser un cociente de dos magnitudes físicas de fuerza, el
es un número, sin unidades.
Al deslizarse una caja sobre el piso, se forman y rompen enlaces(intermoleculares)
entre las dos superficies, y el número total de enlaces varía;
por ello la fuerza de fricción cinética no es perfectamente
constante.
La fuerza de fricción también puede actuar cuando no hay
movimiento relativo. Si tratamos de deslizar una caja de libros, tal vez no se mueva, por que el piso ejerce una fuerza de
fricción igual y opuesta sobre la caja. Ésta se llama fuerza de
fricción estatica .
Los experimentos que se han realizado hasta la fecha, han revelado que la
fuerza de fricción estatica maxima es aproximadamente
proporcional a N, se llama coeficiente de fricción estatica al
factor de proporcionalidad .
La fuerza de fricción estatica puede tener cualquier valor o
magnitud entre cero y uno, esta relación se define de la siguiente
manera:
Para demostrar que se plantea:
Si sobre una la línea horizontal r, se tiene un plano inclinado un
angulo y sobre este plano inclinado se coloca un cuerpo con rozamiento,
se tendran tres fuerzas que intervienen:
W: el peso del cuerpo vertical hacia abajo según la recta u, y con un
valor igual a su masa por la aceleración de la gravedad: w = mg.
N: la fuerza normal que hace el plano sobre el cuerpo, perpendicular al plano
inclinado, según la recta t
Fr: la fuerza de rozamiento entre el plano y el cuerpo, paralela al plano
inclinado y que se opone a su deslizamiento.
Si el peso w del
cuerpo se descompone en dos componentes: wn, peso normal, perpendicular al plano, que es la componente del
peso que el plano inclinado soporta y wt, peso
tangencial, que es la componente del peso
tangencial al planoinclinado y que tiende a desplazar el cuerpo
descendentemente por el plano
inclinado. Se puede ver que el wn se opone a la normal, N, y el peso tangencial
wt a la fuerza de rozamiento Fr.Se puede decir que el wn es la fuerza que el
cuerpo ejerce sobre el plano inclinado y la normal, N, es la fuerza que el
plano inclinado hace sobre el cuerpo impidiendo que se hunda, wn = N para que
este en equilibrio. El peso tangencial wt es la fuerza que hace que el cuerpo
tienda a deslizarse por el plano y Fr es la fuerza de rozamiento que impide que
el cuerpo se deslice, para que este en equilibrio wt = Fr
Cuando el cuerpo esta en equilibrio estas dos ecuaciones determinan la
igualdad de fuerzas, también es necesario saber que:
La descomposición del peso es:
Con lo que se determinan las condiciones del equilibrio de un cuerpo en un
plano inclinado con el que tiene fricción. Es de destacar la siguiente
relación:
Haciendo la sustitución de N:
Finalmente da como resultado:
Para determinar a que es igual es coeficiente de friccion estatico se debe:
Se plantean las ecuaciones de Newton para el sistema:
Si se desprecia la masa de la polea que es pequeña en comparación
con m1 y m2 se tiene que:
Trabajando matematicamente con las ecuaciones, se llega a la siguiente
expresión:
Multiplicando por (-1) a ambos extremos se tiene:
Y finalmente despejando :
MATERIALES:
Rampa.
Bloque de maderafuentes y viajar a través del espacio (en elvacio) creandose y
recreandose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.
la impresión errónea de que los campos
eléctricos y magnéticos existen únicamente a lo largo del eje x . En realidad,
en una onda plana sinusoidal hay campos eléctricos y magnéticos
en todos los puntos del espacio. Imagine un plano perpendicular al eje
x (es decir, paralelo al plano yz) en un punto
particular, en un momento dado; los campos tienen los mismos valores en todos
los puntos del plano. Los valores son
diferentes para distintos planos.
Podemos describir las ondas electromagnéticas por medio de funciones de
onda, como
se hizo en la sección 15.3 para el caso de las ondas en una cuerda. La
ecuación (15.7) es una forma de la función de onda para una onda
transversal que viaja en ladirección1 x a lo largo de una cuerda
estirada:
Y( x ,t)= A cos ( kx - vt )
donde y( x ,t ) es el desplazamiento transversal de su posición de
equilibrio en el tiempo t de un punto con coordenada x sobre la cuerda. La
cantidad A es el desplazamiento maximo, o amplitud, de la onda; w es su
frecuencia angular, igual al producto de 2 por la frecuencia f; y k es el
número de onda, igual a 2/, donde es la longitud de onda.